半自動(dòng)鉆床機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)大全資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系本人改正或者刪除。半自動(dòng)鉆床2.1設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)加工圖1所示工件ф12mm孔的半自動(dòng)鉆床。進(jìn)刀機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)動(dòng)力頭的升降,送料機(jī)構(gòu)將被加工工件推入加工位置,并由定位機(jī)構(gòu)使被加工工件可靠固定。圖1加工工件半自動(dòng)鉆床設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參看表3。表3半自動(dòng)鉆床凸輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)方案號(hào)進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程mm定位機(jī)構(gòu)工作行程mm動(dòng)力頭工作行程mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/mm工作節(jié)拍(生產(chǎn)率)件/minA40301514501B35252014002C30201096012.2設(shè)計(jì)任務(wù)1.半自動(dòng)鉆床至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)。2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。3.圖紙上畫出半自動(dòng)鉆床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。4.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。按各凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求,自選從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,確定基圓半徑,校核最大壓力角與最小曲率半徑。對(duì)盤狀凸輪要用電算法計(jì)算出理論廓線、實(shí)際廓線值。畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。5.設(shè)計(jì)計(jì)算其它機(jī)構(gòu)。6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。7.學(xué)生可進(jìn)一步完成:凸輪的數(shù)控加工,半自動(dòng)鉆床的計(jì)算機(jī)演示驗(yàn)證等。2.3設(shè)計(jì)提示1.鉆頭由動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì)者只需考慮動(dòng)力頭的進(jìn)刀(升降)運(yùn)動(dòng)。2.除動(dòng)力頭升降機(jī)構(gòu)外,還需設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)。各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求見表4。3.可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。表4機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求凸輪軸轉(zhuǎn)角10o20o30o45o60o75o90o105o～270o300o360o送料快進(jìn)休止快退休止定位休止快進(jìn)休止快退休止進(jìn)刀休止快進(jìn)快進(jìn)快退休止三．運(yùn)動(dòng)方案的選擇與比較方案的分析與比較:(1)減速機(jī)構(gòu):由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是1450r/min,而設(shè)計(jì)要求的主軸轉(zhuǎn)速為2r/min,利用行星輪進(jìn)行大比例的降速,然后用圓錐齒輪實(shí)現(xiàn)方向的轉(zhuǎn)換。圖4-1對(duì)比機(jī)構(gòu):對(duì)比機(jī)構(gòu):定軸輪系傳動(dòng);傳動(dòng)比=n輸入/n輸出=700傳動(dòng)比很大,要用多級(jí)傳動(dòng)。如圖4-2.圖4-2(3)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)采用一個(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu).因?yàn)槲覀冇靡粋€(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪機(jī)構(gòu),當(dāng)進(jìn)刀的時(shí)候,凸輪在推程階段運(yùn)行,很容易經(jīng)過機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合.帶動(dòng)動(dòng)刀頭來完成鉆孔,擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度,兩個(gè)齒輪來傳動(dòng)也具有穩(wěn)性。圖4-3(4)對(duì)比機(jī)構(gòu):在擺桿上加一個(gè)平行四邊行四桿機(jī)構(gòu),這樣也能夠來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng),可是當(dāng)加了四桿機(jī)構(gòu)以后并沒有達(dá)到改進(jìn)傳動(dòng)的效果,只是多增加了四桿機(jī)構(gòu),為了使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊,又能完成需要的傳動(dòng),因此選擇了一個(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)。方案一:D1為了達(dá)到輸出間歇運(yùn)動(dòng)同時(shí)能夠做到循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng),采用凸輪機(jī)構(gòu)和扇形齒與齒條配合,中間采用連桿帶動(dòng)。先把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動(dòng),在經(jīng)過齒輪傳遞給齒條,增加一個(gè)齒輪的目的是為了使傳動(dòng)更加的平穩(wěn)可靠。圖4-4(5)送料系統(tǒng):采用一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)來代替曲柄滑塊機(jī)構(gòu),由于設(shè)計(jì)的鉆床在空間上傳動(dòng)軸之間的距離有點(diǎn)大,故一般四桿機(jī)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)這種遠(yuǎn)距離的運(yùn)動(dòng)。再加上用四桿機(jī)構(gòu)在本設(shè)計(jì)中在尺寸上很小。因此考慮到所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能否穩(wěn)定的運(yùn)行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)送料時(shí)不要求在傳動(dòng)過程中有間歇,因此不需要使用凸輪機(jī)構(gòu)。如圖4-5。圖4-5(6)對(duì)比機(jī)構(gòu):所選用的對(duì)比四桿機(jī)構(gòu)如下圖(圖4-6),由于在空間上軸與軸之間的距離較大,但選用下來此四桿的尺寸太小。故優(yōu)先選用六桿機(jī)構(gòu)。方案二:B2采用凸輪與四桿機(jī)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)既有快慢變化的運(yùn)動(dòng)又有休止的間歇運(yùn)動(dòng)。圖4-6(7)定位系統(tǒng):定位系統(tǒng)采用的是一個(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪,因?yàn)槎ㄎ幌到y(tǒng)要有間歇,因此就要使用凸輪機(jī)構(gòu),但如果是平底推桿從動(dòng)件,則凸輪就會(huì)失真,若增加凸輪的基圓半徑,那么凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會(huì)很大,也不求實(shí)際,因此就采用一個(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪,它就能夠滿足我們的實(shí)際要求了。圖4-7(8)對(duì)比機(jī)構(gòu):采用彈力急回間歇機(jī)構(gòu)來代替偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪,它是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單側(cè)停歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣也能夠完成實(shí)際要求,可是為了使設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊,又能節(jié)省材料,因此還是選偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪來完成定位。圖4-8方案一:C1利用四桿機(jī)構(gòu)中死點(diǎn)的積極作用,選取凸輪結(jié)合夾緊機(jī)構(gòu)共同作用達(dá)到定位機(jī)構(gòu)和間歇定位的要求。四.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)總體方案圖(機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)根據(jù)前面表3-3中實(shí)線連接的方案的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖確定本設(shè)計(jì)中半自動(dòng)鉆床的總體方案圖如圖5-1圖5-1五．工作循環(huán)圖圖5-1所示的機(jī)械系統(tǒng)方案的執(zhí)行件需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)其運(yùn)動(dòng)循環(huán)如圖6-1凸輪軸轉(zhuǎn)角00～10001000～15001500～27002700～30003000～3600送料快進(jìn)快退定位休止快進(jìn)休止快退進(jìn)刀休止快進(jìn)慢進(jìn)休止快退圖6-1六．執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程及尺寸計(jì)算1．送料機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)采用如下分析送料連桿機(jī)構(gòu):采用如下機(jī)構(gòu)來送料,根據(jù)要求,進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程為40mm,可取ABCD4桿機(jī)構(gòu)的極位夾角為12度,則由得K=1.14,急回特性不是很明顯,但對(duì)送料機(jī)構(gòu)來說并無影響。各桿尺寸:(如圖6-1)AB=8.53BC=84.42CD=60DA=60CE=40EF=8該尺寸能夠滿足設(shè)計(jì)要求,即滑塊的左右運(yùn)動(dòng)為40,ABCD的極位夾角為12度。圖6-12.凸輪擺桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì):(1).由進(jìn)刀規(guī)律,我們?cè)O(shè)計(jì)了凸輪擺桿機(jī)構(gòu),又以齒輪齒條的嚙合來實(shí)現(xiàn)刀頭的上下運(yùn)動(dòng);(2).用凸輪擺桿機(jī)構(gòu)和圓弧形齒條所構(gòu)成的同一構(gòu)件,凸輪擺桿從動(dòng)件的擺動(dòng)就能夠?qū)崿F(xiàn)弧形齒條的來回?cái)[動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)要求;采用滾子盤行凸輪,且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu),利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸.刀具的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就與凸輪擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致;(3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)即為刀頭所運(yùn)動(dòng)的的距離。具體設(shè)計(jì)步驟如下:1.根據(jù)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)規(guī)律,設(shè)計(jì)凸輪基圓半徑r0=40mm,中心距A=80mm,擺桿長(zhǎng)度d=65mm,最大擺角β為18°,凸輪轉(zhuǎn)角λ=0-60°,β=0°;凸輪轉(zhuǎn)角λ=60°-270°,刀具快進(jìn),β=5°,凸輪轉(zhuǎn)角λ=270°-300°;凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°,β=0°2.設(shè)計(jì)圓形齒條,根據(jù)刀頭的行程和凸輪的擺角,設(shè)計(jì)出圓形齒輪的半徑r=l/β,由β=18°,l=10mm,3.得到r=63.69mm,如圖7-2圖7-23.凸輪推桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì):凸輪機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)滾子盤行凸輪,且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu),利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸,實(shí)現(xiàn)定位功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線,就能夠使推桿得我們所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,滿足加工要求,而且響應(yīng)快速,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。具體設(shè)計(jì)如下:設(shè)計(jì)基圓半徑r0=40mm,偏心距e=25凸輪轉(zhuǎn)角λ=0°-100°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角λ=100°-285°,定位機(jī)構(gòu)快進(jìn),推桿行程h=20mm;凸輪轉(zhuǎn)角λ=285°-300°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°,定位機(jī)構(gòu)快退,推桿行程h=-20mm;設(shè)計(jì)偏心距e=20的原因是因?yàn)榇送馆唸?zhí)行的是定位,其定位桿的行程為20故如此設(shè)計(jì)。4．行星輪系的計(jì)算:(1)用定軸輪系傳動(dòng)傳動(dòng)比=n輸入/n輸出=700傳動(dòng)比很大,要用多級(jí)傳動(dòng)。(2)用行星輪系傳動(dòng)Z1=35Z2=20Z2’=20Z3=35傳動(dòng)比iH3=700根據(jù)行星輪傳動(dòng)公式:i(H3)=1-i(31)H=1-Z2’Z1/Z3Z2由i(1H)=1-Z2'Z1/Z3Z2,考慮到齒輪大小與傳動(dòng)的合理性,經(jīng)過比較設(shè)計(jì)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與齒輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如下表:皮帶輪參數(shù)名稱皮帶輪1皮帶輪2半徑(mm)100100齒輪參數(shù)模數(shù)(mm)壓力角(°)齒數(shù)(個(gè))直徑(mm)齒輪12.203570齒輪22202040齒輪2’2202040齒輪32203570七.凸輪設(shè)計(jì)分段圖輪廓圖和設(shè)計(jì)結(jié)果一.定位凸輪圖8-1為定位凸輪分段圖和設(shè)計(jì)結(jié)果圖圖8-1圖8-2和8-3為定位凸輪的輪廓圖(8-2內(nèi)包絡(luò)線圖,8-3外包絡(luò)線圖)圖8-2圖8-3二.進(jìn)刀凸輪進(jìn)刀凸輪類型設(shè)計(jì)結(jié)果如圖8-4,凸輪運(yùn)動(dòng)分段如圖8-5.圖8-4,圖8-5進(jìn)刀凸輪的輪廓線設(shè)計(jì)如圖8-6(內(nèi)包絡(luò)線)和圖8-7(外包絡(luò)線)圖8-6圖8-7I變速機(jī)構(gòu)方案一:A1由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是1450r/min,而選用設(shè)計(jì)要求的主軸轉(zhuǎn)速為1r/min。能夠考慮利用行星輪進(jìn)行大比例的降速,然后采用蝸輪變向。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖Ⅱ送料機(jī)構(gòu)的選型:方案一:B1直接采用凸輪滑塊機(jī)構(gòu),而且在輪同軸的齒輪組合中加入不完全齒輪以滿足間歇休止運(yùn)動(dòng)要求。方案二:B2采用凸輪與四桿機(jī)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)既有快慢變化的運(yùn)動(dòng)又有休止的間歇運(yùn)動(dòng)。方案三:B3采用一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)來代替曲柄滑塊機(jī)構(gòu),由于設(shè)計(jì)的鉆床在空間上傳動(dòng)軸之間的距離有點(diǎn)大,故一般四桿機(jī)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)這種遠(yuǎn)距離的運(yùn)動(dòng)。再加上用四桿機(jī)構(gòu)在本設(shè)計(jì)中在尺寸上很小。因此考慮到所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能否穩(wěn)定的運(yùn)行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。Ⅲ定位機(jī)構(gòu)選型方案一:C1利用四桿機(jī)構(gòu)中死點(diǎn)的積極作用,選取凸輪結(jié)合夾緊機(jī)構(gòu)共同作用達(dá)到定位機(jī)構(gòu)和間歇定位的要求。方案二:C2定位系統(tǒng)采用的是一個(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪,因?yàn)槎ㄎ幌到y(tǒng)要有間歇,因此就要使用凸輪機(jī)構(gòu),但如果是平底推桿從動(dòng)件,則凸輪就會(huì)失真,若增加凸輪的基圓半徑,那么凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會(huì)很大,也不求實(shí)際,因此就采用一個(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪,它就能夠滿足實(shí)際要求了。Ⅳ進(jìn)刀機(jī)構(gòu)方案一:D1為了達(dá)到輸出間歇運(yùn)動(dòng)同時(shí)能夠做到循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng),采用凸輪機(jī)構(gòu)和扇形齒與齒條配合,中間采用連桿帶動(dòng)。先把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動(dòng),在經(jīng)過齒輪傳遞給齒條,增加一個(gè)齒輪的目的是為了使傳動(dòng)更加的平穩(wěn)可靠。方案二D2采用一個(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu).因?yàn)槲覀冇靡粋€(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪機(jī)構(gòu),當(dāng)進(jìn)刀的時(shí)候,凸輪在推程階段運(yùn)行,很容易經(jīng)過機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合.帶動(dòng)動(dòng)刀頭來完成鉆孔,擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度,兩個(gè)齒輪來傳動(dòng)也具有穩(wěn)性。專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí):學(xué)號(hào):學(xué)生姓名:教師:課程名稱:機(jī)械原理日期:/6/12目錄一．任務(wù)書1.1、工作原理及工藝動(dòng)作過程31.2、設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求31.3、設(shè)計(jì)任務(wù)4方案的分析2.1功能分解圖、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能42.2各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案分析及確定52.3、原動(dòng)機(jī)的選擇原理10三、機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)幾計(jì)算3.1、送料機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的計(jì)算分析103.2、凸輪擺桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算分析113.3、凸輪推桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算分析123.4、行星輪系的計(jì)算分析133.5、凸輪設(shè)計(jì)分段圖輪廓圖和設(shè)計(jì)結(jié)果14四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)總體方案圖及循環(huán)圖17五、機(jī)構(gòu)總體分析19設(shè)計(jì)總結(jié)19七、參考資料19附錄一定位凸輪機(jī)構(gòu)21附錄二運(yùn)動(dòng)行程圖22附錄三機(jī)構(gòu)圖總效果圖24一、任務(wù)書1.1、工作原理及工藝動(dòng)作過程該系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng),經(jīng)過變速傳動(dòng)將電機(jī)的1450r/min降到主軸的2r/min,與傳動(dòng)軸相連的各機(jī)構(gòu)控制送料,定位,和進(jìn)刀等工藝動(dòng)作,最后由凸輪機(jī)經(jīng)過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)齒條上下平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng),這樣動(dòng)力頭也就能帶動(dòng)刀具平穩(wěn)地上下移動(dòng)從而保證了較高的加工質(zhì)量。設(shè)計(jì)加工圖(一)所示工件ф12mm孔的半自動(dòng)鉆床。進(jìn)刀機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)動(dòng)力頭的升降,送料機(jī)構(gòu)將被加工工件推入加工位置,并由定位機(jī)構(gòu)使被加工工件可靠固定。圖(一)1.2、設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求半自動(dòng)鉆床設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參看表(一)表(一)半自動(dòng)鉆床凸輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)方案號(hào)進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程/mm定位機(jī)構(gòu)工作行程/mm動(dòng)力頭工作行程/mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/(r/min)工作節(jié)拍(生存率)/(件/min)A40301514501B35252014002C3020109601要求設(shè)計(jì)該半自動(dòng)鉆床的送料、定位、及進(jìn)刀的整體傳動(dòng)系統(tǒng)。其中:1.鉆頭由動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì)者只需考慮動(dòng)力頭的進(jìn)刀(升降)運(yùn)動(dòng)。除動(dòng)力頭升降機(jī)構(gòu)外,還需要設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)。各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求見下表(二)。3.可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。表(二)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求表10o20o30o45o60o75o90o105o～270o300o360o送料快進(jìn)休止快退休止定位休止快進(jìn)休止快退休止進(jìn)刀休止快進(jìn)快進(jìn)快退休止1.3、設(shè)計(jì)任務(wù)(1).半自動(dòng)鉆床至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu);.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。(3).圖紙上畫出半自動(dòng)鉆床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖;(4).凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。按各凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求,自選從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,確定基圓半徑,校核最大壓力角與最小曲率半徑。對(duì)盤狀凸輪要用解析法計(jì)算出理論廓線、實(shí)際廓線值。畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪廓線圖;(5).設(shè)計(jì)計(jì)算其它機(jī)構(gòu);(6).編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書;方案的分析2.1．功能分解圖如下圖圖3-12.1.2、繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能2.2、各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案分析及確定減速機(jī)構(gòu)由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是1400r/min,而設(shè)計(jì)要求的主軸轉(zhuǎn)速為2r/min,利用復(fù)合輪系大比例的降速,能夠克服周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比高,效率低的特點(diǎn)。對(duì)比機(jī)構(gòu)對(duì)比機(jī)構(gòu):定軸輪系傳動(dòng);傳動(dòng)比=n輸入/n輸出=700傳動(dòng)比很大,要用多級(jí)傳動(dòng)。如下圖.(二)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)采用一個(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu).因?yàn)槲覀冇靡粋€(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪機(jī)構(gòu),當(dāng)進(jìn)刀的時(shí)候,凸輪在推程階段運(yùn)行,很容易經(jīng)過機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合.帶動(dòng)動(dòng)刀頭來完成鉆孔,擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度,兩個(gè)齒輪來傳動(dòng)也具有穩(wěn)性。對(duì)比機(jī)構(gòu)在擺桿上加一個(gè)平行四邊行四桿機(jī)構(gòu),這樣也能夠來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng),可是當(dāng)加了四桿機(jī)構(gòu)以后并沒有達(dá)到改進(jìn)傳動(dòng)的效果,只是多增加了四桿機(jī)構(gòu),為了使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊,又能完成需要的傳動(dòng),因此選擇了一個(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪(三)送料機(jī)構(gòu)采用一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)來代替曲柄滑塊機(jī)構(gòu),由于設(shè)計(jì)的鉆床在空間上傳動(dòng)軸之間的距離有點(diǎn)大,故一般四桿機(jī)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)這種遠(yuǎn)距離的運(yùn)動(dòng)。再加上用四桿機(jī)構(gòu)在本設(shè)計(jì)中在尺寸上很小。因此考慮到所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能否穩(wěn)定的運(yùn)行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)送料時(shí)不要求在傳動(dòng)過程中有間歇,因此不需要使用凸輪機(jī)構(gòu)。對(duì)比機(jī)構(gòu)所選用的對(duì)比四桿機(jī)構(gòu)如下圖,由于在空間上軸與軸之間的距離較大,但選用下來此四桿的尺寸太小。故優(yōu)先選用六桿機(jī)構(gòu)。(四)定位機(jī)構(gòu)定位系統(tǒng)采用的是一個(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪,因?yàn)槎ㄎ幌到y(tǒng)要有間歇,因此就要使用凸輪機(jī)構(gòu),但如果是平底推桿從動(dòng)件,則凸輪就會(huì)失真,若增加凸輪的基圓半徑,那么凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會(huì)很大,也不求實(shí)際,因此就采用一個(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪,它就能夠滿足我們的實(shí)際要求了。對(duì)比機(jī)構(gòu)采用彈力急回間歇機(jī)構(gòu)來代替偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪,它是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單側(cè)停歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣也能夠完成實(shí)際要求,可是為了使設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊,又能節(jié)省材料,因此還是選偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪來完成定位。減速傳動(dòng)功能選用經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較低,而且具有傳動(dòng)效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳動(dòng)比大的特點(diǎn),可滿足具有較大傳動(dòng)比的工作要求,故我們這里就采用復(fù)合輪系來實(shí)現(xiàn)我設(shè)計(jì)的傳動(dòng),能夠克服周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比高,效率低的特點(diǎn)。2.進(jìn)刀功能采用凸輪的循環(huán)運(yùn)動(dòng),推動(dòng)滾子使?jié)L子擺動(dòng)一個(gè)角度,經(jīng)過杠桿的擺動(dòng)弧度放大原理將滾子擺動(dòng)角度進(jìn)行放大.可增大刀具的進(jìn)給量,在杠桿的另一端焊接一個(gè)圓弧齒輪,圓弧齒輪的擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng),齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)再帶動(dòng)動(dòng)力頭的升降運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀.3.進(jìn)料功能進(jìn)料也要要求有一定的間歇運(yùn)動(dòng),我們能夠用圓錐齒輪來實(shí)現(xiàn)換向,然后經(jīng)過和齒輪的嚙合來傳遞,再在齒輪上安裝一個(gè)直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu),用從動(dòng)件滾子推桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)料。4.定位功能由于我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要有間歇往復(fù)的運(yùn)動(dòng),有當(dāng)凸輪由近休到遠(yuǎn)休運(yùn)動(dòng)過程中,定位桿就阻止了工件滑動(dòng),當(dāng)凸輪由遠(yuǎn)休到近休運(yùn)動(dòng)過程中可經(jīng)過兩側(cè)的彈簧實(shí)現(xiàn)定位機(jī)構(gòu)的回位,等待送料,凸輪的循環(huán)運(yùn)動(dòng)完成了此功能。2.3、原動(dòng)機(jī)的選擇原理原動(dòng)機(jī)的分類原動(dòng)機(jī)的種類按其輸入能量的不同能夠分為兩類:A一次原動(dòng)機(jī)此類原動(dòng)機(jī)是把自然界的能源直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,因此稱為一次原動(dòng)機(jī)。屬于此類原動(dòng)機(jī)的有柴油機(jī),汽油機(jī),汽輪機(jī)和燃汽機(jī)等。B二次原動(dòng)機(jī)此類原動(dòng)機(jī)是將發(fā)電機(jī)等能機(jī)所產(chǎn)生的各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,因此稱為二次原動(dòng)機(jī)。屬于此類原動(dòng)機(jī)的有電動(dòng)機(jī),液壓馬達(dá),氣壓馬達(dá),汽缸和液壓缸等。選擇原動(dòng)機(jī)時(shí)需考慮的因素考慮現(xiàn)場(chǎng)能源的供應(yīng)情況、原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作制度與工作相匹配、工作機(jī)對(duì)原動(dòng)機(jī)提出的啟動(dòng),過載,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),調(diào)速和控制等方面的要求、工作環(huán)境的影響、工作可靠,操作簡(jiǎn)易,維修方便、為了提高機(jī)械系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益,須考慮經(jīng)濟(jì)成本:包括初始成本和運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)成本。綜上所述,在半自動(dòng)鉆床中最益選擇二次原動(dòng)機(jī)中的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)件。三、機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)幾計(jì)算3.1、送料機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)計(jì)算分析送料連桿機(jī)構(gòu):采用如下機(jī)構(gòu)來送料,根據(jù)要求,進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程為40mm,可取ABCD4桿機(jī)構(gòu)的極位夾角為12度,則由得K=1.14,急回特性不是很明顯,但對(duì)送料機(jī)構(gòu)來說并無影響。各桿尺寸:(如下圖)AB=8.53BC=84.42CD=60DA=60CE=40EF=8該尺寸能夠滿足設(shè)計(jì)要求,即滑塊的左右運(yùn)動(dòng)為40,ABCD的極位夾角為12度。3.2、凸輪擺桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算分析(1).由進(jìn)刀規(guī)律,我們?cè)O(shè)計(jì)了凸輪擺桿機(jī)構(gòu),又以齒輪齒條的嚙合來實(shí)現(xiàn)刀頭的上下運(yùn)動(dòng);(2).用凸輪擺桿機(jī)構(gòu)和圓弧形齒條所構(gòu)成的同一構(gòu)件,凸輪擺桿從動(dòng)件的擺動(dòng)就能夠?qū)崿F(xiàn)弧形齒條的來回?cái)[動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)要求;采用滾子盤行凸輪,且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu),利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸.刀具的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就與凸輪擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致;(3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)即為刀頭所運(yùn)動(dòng)的的距離。具體設(shè)計(jì)步驟如下:1.根據(jù)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)規(guī)律,設(shè)計(jì)凸輪基圓半徑r0=40mm,中心距A=80mm,擺桿長(zhǎng)度d=65mm,最大擺角β為18°,凸輪轉(zhuǎn)角λ=0-60°,β=0°;凸輪轉(zhuǎn)角λ=60°-270°,刀具快進(jìn),β=5°,凸輪轉(zhuǎn)角λ=270°-300°;凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°,β=0°2.設(shè)計(jì)圓形齒條,根據(jù)刀頭的行程和凸輪的擺角,設(shè)計(jì)出圓形齒輪的半徑r=l/β,由β=18°,l=20mm。3.得到r=63.69mm,如下圖3.3、凸輪推桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算分析凸輪機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)滾子盤行凸輪,且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu),利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸,實(shí)現(xiàn)定位功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線,就能夠使推桿得我們所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,滿足加工要求,而且響應(yīng)快速,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。具體設(shè)計(jì)如下:設(shè)計(jì)基圓半徑r0=40mm,偏心距e=25凸輪轉(zhuǎn)角λ=0°-100°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角λ=100°-285°,定位機(jī)構(gòu)快進(jìn),推桿行程h=25mm;凸輪轉(zhuǎn)角λ=285°-300°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°,定位機(jī)構(gòu)快退,推桿行程h=-25mm;設(shè)計(jì)偏心距e=25的原因是因?yàn)榇送馆唸?zhí)行的是定位,其定位桿的行程為25故如此設(shè)計(jì)。3.4、行星輪系的計(jì)算分析傳動(dòng)比=100根據(jù)周轉(zhuǎn)輪傳動(dòng)公式:考慮到齒輪大小與傳動(dòng)的合理性,經(jīng)過比較設(shè)計(jì)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與齒輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如下表:皮帶輪參數(shù)名稱皮帶輪1皮帶輪2半徑(mm)100100齒輪參數(shù)模數(shù)(mm)壓力角(°)齒數(shù)(個(gè))直徑(mm)齒輪12.201122齒輪22201020齒輪2’220918齒輪32201020齒輪42202860齒輪5220818齒輪62202044齒輪722010203.5、凸輪設(shè)計(jì)分段圖輪廓圖和設(shè)計(jì)結(jié)果一.定位凸輪如圖為定位凸輪分段圖和設(shè)計(jì)結(jié)果圖基圓半徑【Ro】=40滾子半徑【Rt】=10轉(zhuǎn)速【W(wǎng)】=1r/min中心距【A】=80擺桿長(zhǎng)【L】=65計(jì)算步長(zhǎng)=5圖(二)和(三)為定位凸輪的輪廓圖(二內(nèi)包絡(luò)線圖,三外包絡(luò)線圖)圖(二)圖(三)二.進(jìn)刀凸輪進(jìn)刀凸輪類型設(shè)計(jì)結(jié)果如圖,凸輪運(yùn)動(dòng)分段如下圖基圓半徑【Ro】=40滾子半徑【Rt】=10轉(zhuǎn)速【W(wǎng)】=1r/min偏心距【E】=65計(jì)算步長(zhǎng)=5進(jìn)刀凸輪輪廓線設(shè)計(jì)如圖(四)(內(nèi)包絡(luò)線)和圖(五)(外包絡(luò)線)圖(四)圖(五)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)總體方案圖及循環(huán)圖設(shè)計(jì)中半自動(dòng)鉆床的總體方案圖如下圖上圖所示的機(jī)械系統(tǒng)方案的執(zhí)行件需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)其運(yùn)動(dòng)循環(huán)如下圖五、機(jī)構(gòu)總體分析設(shè)計(jì)減速機(jī)構(gòu)時(shí),考慮到應(yīng)選用經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較低,而且具有傳動(dòng)效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳動(dòng)比大的特點(diǎn),可滿足具有較大傳動(dòng)比的工作要求,故我們這里就采用復(fù)合輪系來實(shí)現(xiàn)我設(shè)計(jì)的傳動(dòng),能夠克服周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比高,效率低的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)進(jìn)刀時(shí)采用了凸輪的循環(huán)運(yùn)動(dòng),推動(dòng)滾子使?jié)L子擺動(dòng)一個(gè)角度,經(jīng)過杠桿的擺動(dòng)弧度放大原理將滾子擺動(dòng)角度進(jìn)行放大.可增大刀具的進(jìn)給量,在杠桿的另一端焊接一個(gè)圓弧齒輪,圓弧齒輪的擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng),齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)再帶動(dòng)動(dòng)力頭的升降運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀.設(shè)計(jì)進(jìn)料機(jī)構(gòu)時(shí)考慮到進(jìn)料也要要求有一定的間歇運(yùn)動(dòng),我們能夠用圓錐齒輪來實(shí)現(xiàn)換向,然后經(jīng)過和齒輪的嚙合來傳遞,再在齒輪上安裝一個(gè)直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu),用從動(dòng)件滾子推桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)料。由于我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要有間歇往復(fù)的運(yùn)動(dòng),有當(dāng)凸輪由近休到遠(yuǎn)休運(yùn)動(dòng)過程中,定位桿就阻止了工件滑動(dòng),當(dāng)凸輪由遠(yuǎn)休到近休運(yùn)動(dòng)過程中可經(jīng)過兩側(cè)的彈簧實(shí)現(xiàn)定位機(jī)構(gòu)的回位,等待送料,凸輪的循環(huán)運(yùn)動(dòng)完成了此功能。設(shè)計(jì)過程中遇到了許多麻煩。比如因?yàn)槊恳粋€(gè)數(shù)據(jù)都要從機(jī)械設(shè)計(jì)書上或者機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上找到出處或有相關(guān)的計(jì)算過程。我因?yàn)檫@個(gè)就吃了不少的虧,比如在我設(shè)計(jì)半自動(dòng)鉆床裝配草圖時(shí)我沒有太注意相關(guān)尺寸,致使我設(shè)計(jì)的整體圖出現(xiàn)了較大的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤,間接導(dǎo)致了我以后的裝配圖的步履維艱。對(duì)于設(shè)計(jì)中涉及到的一些標(biāo)準(zhǔn)件選用,因之前學(xué)的不夠扎實(shí),以致于不得不翻閱大量的書籍,這其中浪費(fèi)了許多時(shí)間。設(shè)計(jì)總結(jié)一個(gè)星期的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了,經(jīng)過本次課程設(shè)計(jì)感受到了設(shè)計(jì)過程中的艱辛。特別是對(duì)于從來沒有經(jīng)歷過親身設(shè)計(jì)的我來說,剛開始根本感覺無處下手。在老師的悉心指導(dǎo)和們的熱心幫助下,根據(jù)任務(wù)書和指導(dǎo)書上的要求,結(jié)合自己平時(shí)的理論基礎(chǔ)和查閱大量資料才順利完成了這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)在此我要衷心感謝我的老師和我的同學(xué)。同時(shí)在這次實(shí)踐的過程中學(xué)到了一些除技能以外的其它東西,領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時(shí)顯示出的優(yōu)秀品質(zhì),更深切的體會(huì)到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機(jī)制,最重要的還是自己對(duì)一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化.課程設(shè)計(jì)這樣集體的任務(wù)光靠團(tuán)隊(duì)里的一個(gè)人或幾個(gè)人是不可能完成好的,合作的原則就是要利益均沾,責(zé)任公擔(dān)。如果讓任務(wù)交給一個(gè)人,那樣既增加了她的壓力,也增大了完成任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn),降低了工作的效率。因此在集體工作中,團(tuán)結(jié)是必備因素,要團(tuán)結(jié)就是要讓我們?cè)诤献鞯倪^程中:真誠(chéng),自然,微笑;說禮貌用語(yǔ);不斤斤計(jì)較;多討論,少爭(zhēng)論,會(huì)諒解對(duì)方;對(duì)她人主動(dòng)打招呼;會(huì)征求同學(xué)的意見,會(huì)關(guān)心同學(xué),會(huì)主動(dòng)認(rèn)錯(cuò),找出共同點(diǎn);會(huì)接受幫助,信守諾言,尊重別人,保持自己的特色。七、參考資料1.鳴歧王保民王振莆《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》重慶大學(xué)出版社2.孫桓《機(jī)械原理教材》高等教育出版社3.《貴州大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書》4.鄒家祥《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法》附錄一、定位凸輪機(jī)構(gòu)齒數(shù)為20的標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒數(shù)為28的標(biāo)準(zhǔn)齒輪附錄二、運(yùn)動(dòng)行程圖零件首先經(jīng)過送料機(jī)構(gòu)由送料機(jī)構(gòu)把零件推到加工位子,由定位機(jī)構(gòu)固定定位機(jī)構(gòu)把零件固定后,由加工機(jī)構(gòu)對(duì)零件進(jìn)行加工附錄三、總效果圖自動(dòng)鉆床送進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書班級(jí):xxxxx組長(zhǎng):xx學(xué)號(hào):xxxxxxx指導(dǎo)老師:xxxxxxxxx年xx月xx日目錄TOC\o"1-3"\h\u第一章問題的提出 -1-1.1項(xiàng)目背景 -1-1.2設(shè)計(jì)要求 -1-第一章設(shè)計(jì)方案的選擇 -2-2.1關(guān)鍵問題 -2-2.2本項(xiàng)目采用方案 -4-第三章機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 -5-3.1確定凸輪尺寸 -5-3.2確定各構(gòu)件尺寸 -7-第四章機(jī)構(gòu)仿真 -9-4.1凸輪仿真 -9-4.2鉆頭運(yùn)動(dòng)曲線 -10-第五章強(qiáng)度校核 -11-5.1凸輪壓力角驗(yàn)算 -11-5.2凸輪材料選擇 -13-結(jié)束語(yǔ) -14-參考文獻(xiàn) -15-附錄 -16-第一章問題的提出1.1項(xiàng)目背景鉆床指主要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床。一般鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng),鉆頭軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鉆床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工精度相對(duì)較低,可鉆通孔、盲孔,更換特殊刀具,可擴(kuò)、锪孔,鉸孔或進(jìn)行攻絲等加工。加工過程中工件不動(dòng),讓刀具移動(dòng),將刀具中心對(duì)正孔中心,并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng))。鉆床的特點(diǎn)是工件固定不動(dòng),刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主要分為立式鉆床、臺(tái)式鉆床、搖臂鉆床等等。該項(xiàng)目主要運(yùn)用于臺(tái)式鉆床。臺(tái)式鉆床簡(jiǎn)稱臺(tái)鉆,是一種體積小巧,操作簡(jiǎn)便,一般安裝在專用工作臺(tái)上使用的小型孔加工機(jī)床。臺(tái)式鉆床鉆孔直徑一般在13毫米以下,最大不超過16毫米。其主軸變速一般經(jīng)過改變?nèi)菐г谒蛶л喩系奈恢脕韺?shí)現(xiàn),主軸進(jìn)給靠手動(dòng)操作。在臺(tái)式鉆床中,鉆床主軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般是用手操縱的,往往要耗費(fèi)許多時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì)測(cè)算,在很多情況下,用于其它輔助工作的時(shí)間比真正用于鉆孔的時(shí)間多好幾倍,而用于操縱的時(shí)間又占其它輔助工作時(shí)間的31%～40%。因此,要提高生產(chǎn)率,就要對(duì)鉆床進(jìn)行自動(dòng)化改裝,其中的一個(gè)重要方面就是實(shí)現(xiàn)鉆削工作循環(huán)的自動(dòng)化,如果將送料、定位、進(jìn)刀都改成自動(dòng)化的,則會(huì)增加成本以及增大機(jī)構(gòu)體積等。該設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)鉆削工作循環(huán)的自動(dòng)化,即采用自動(dòng)送進(jìn)機(jī)構(gòu),以減少操縱所用的時(shí)間。1.2設(shè)計(jì)要求如圖1所示、設(shè)送進(jìn)機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動(dòng)為構(gòu)件1的勻速回轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速為n1,輸出運(yùn)動(dòng)為刀具(鉆頭)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),行程為H＝H1＋H2,P為鉆削時(shí)所受到的阻力。原始數(shù)據(jù)如下表所示:構(gòu)件1轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)分)H1(mm)H2(mm)鉆削時(shí)的送進(jìn)速度V(mm/S)鉆削時(shí)鉆頭所受到的阻力P(N)鉆頭其它行程受到阻力P0(N)題11025201.6823000對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)的具體要求是由A到B,刀具的行程為H1,為刀具趨近工件的行程,要求刀具具有較高的速度;由B到C,刀具的行程為H2,為鉆削時(shí)的送進(jìn)行程。要求刀具能夠以勻速V或近似勻速送進(jìn),以保證鉆孔動(dòng)作的完成和鉆孔質(zhì)量;由C返回到A,刀具的行程H＝H1＋H2,為刀具的抬起(退回)行程,要求刀具具有較高的速度,其平均速度與鉆削時(shí)的平均速度之比(行程速比系數(shù))K達(dá)到或接近于2;刀具退回到A時(shí),能夠在此位置停歇2秒左右,以便裝卸工件。除了以上運(yùn)動(dòng)要求外,還要求機(jī)構(gòu)具有良好的傳動(dòng)性能,結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。設(shè)計(jì)方案的選擇2.1關(guān)鍵問題本題目主要是要求機(jī)構(gòu):①實(shí)現(xiàn)將主動(dòng)件的單向均速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng);②實(shí)現(xiàn)一定的行程速比系數(shù);③實(shí)現(xiàn)刀具的間歇運(yùn)動(dòng)。下面將工程常見的能夠?qū)崿F(xiàn)上述要求的機(jī)構(gòu)歸結(jié)如下:(1)將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿?dòng)的機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu):如對(duì)心(偏置)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。(如圖2)圖2凸輪機(jī)構(gòu):如直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。(如圖3)圖3齒輪機(jī)構(gòu):如齒輪——齒條機(jī)構(gòu)。(如圖4)圖4組合機(jī)構(gòu):如凸輪——連桿組合機(jī)構(gòu),齒輪——連桿組合機(jī)構(gòu)。(2)具有急回特性的機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu):如曲柄搖桿機(jī)構(gòu),偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu),擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)(3)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu):利用連桿軌跡曲線實(shí)現(xiàn)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu):如齒輪——連桿組合機(jī)構(gòu),凸輪——連桿組合機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)2.2本項(xiàng)目采用方案經(jīng)過使用擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)以及齒輪傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)達(dá)到要求。當(dāng)進(jìn)刀時(shí),凸輪的推程階段運(yùn)行,經(jīng)過齒輪齒條傳動(dòng)帶動(dòng)鉆頭完成鉆孔。經(jīng)過杠桿的放大原理將凸輪的一段的運(yùn)動(dòng)幅度放大,達(dá)到項(xiàng)目要求。同時(shí)兩個(gè)齒輪傳動(dòng)具有穩(wěn)定性。彈簧使?jié)L子和凸輪行成力閉合。根據(jù)設(shè)計(jì)思路得出草圖5。圖5由于原動(dòng)機(jī)的速度太快直接帶動(dòng)的話不能滿足要求,需要減速,這里采用齒輪減速,如圖6所示。圖6第三章機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析3.1確定凸輪尺寸構(gòu)件1轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)分)H1(mm)H2(mm)鉆削時(shí)的送進(jìn)速度V(mm/S)鉆削時(shí)鉆頭所受到的阻力P(N)鉆頭其它行程受到阻力P0(N)題11025201.6823000由于考慮到鉆頭的推程和回程之間的速度相反,為了避免產(chǎn)生剛性沖擊,決定推程采用正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律,回程采用等加速,等減速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回原來位置。設(shè)為推程的時(shí)間,為進(jìn)刀25mm時(shí)的時(shí)間。擺桿AB的最大擺角為考慮到擺角不能太大,因?yàn)镠=45mm取則AC=86mm則凸輪運(yùn)動(dòng)軌跡為:圖7建立直角坐標(biāo)系,建坐標(biāo)原點(diǎn)選在O,x軸沿OA方向,如圖8所示。為使主動(dòng)件受力變小,則AB桿應(yīng)當(dāng)適當(dāng)長(zhǎng)一些。另AB為200mm,凸輪基圓半徑為70mm,滾子半徑為10mm,則OB為80mm由上圖中的幾何關(guān)系能夠?qū)懗鍪街幸虼送馆喞碚撦喞€的方程式為因?yàn)闈L子半徑,因此凸輪實(shí)際輪廓線的方程式為3.2確定各構(gòu)件尺寸由n=10r/min得w=π/3rad/sT=6s而實(shí)際凸輪周期為圖8采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪(圖8),傳動(dòng)比令小齒輪的齒數(shù)為則取模數(shù)m=2.5則因?yàn)锳C=86mm選擇模數(shù)m=2.5,該齒輪齒數(shù)為最后兩個(gè)齒輪的作用是使凸輪的推程和道具的進(jìn)刀一致,因此這對(duì)齒輪采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。取m=2.5而齒條長(zhǎng)度必大于45mm加上余量取齒條長(zhǎng)度為55mm綜上可得(如圖9)圖9機(jī)構(gòu)仿真4.1凸輪仿真運(yùn)用凸輪參數(shù)化仿真軟件可得出各種數(shù)據(jù)(見附表)根據(jù)數(shù)據(jù)用excel繪制凸輪輪廓:(如圖10)圖10凸輪角度—角位移曲線為:(如圖11)圖11凸輪角度—速度曲線為:(如圖12)圖12凸輪角度—加速度曲線為:(如圖13)圖134.2鉆頭運(yùn)動(dòng)曲線由于鉆頭的位移H=因此鉆頭的時(shí)間—位移曲線為:(如圖14)圖14鉆頭的時(shí)間—速度曲線為:(如圖15)圖15鉆頭的時(shí)間—加速度曲線為:(如圖16)圖16第五章強(qiáng)度校核5.1凸輪壓力角驗(yàn)算有數(shù)據(jù)可得壓力角的分布圖為:(圖17)圖17由圖可知推程階段最大壓力角為,回程最大壓力角為,根據(jù)仿真軟件可得以下結(jié)論:(如圖18)圖185.2凸輪材料選擇凸輪材料、公差及表面粗糙度1凸輪和從動(dòng)件接觸端常見材料、熱處理及極限應(yīng)力σHO凸輪工作條件:低速輕載凸輪材料:40、45、50從動(dòng)件接觸端材料:45凸輪轉(zhuǎn)速n=1.52r/min結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過將近一個(gè)學(xué)期的努力,將半自動(dòng)鉆長(zhǎng)送進(jìn)機(jī)構(gòu)完成。經(jīng)過這次機(jī)械綜合設(shè)計(jì),我發(fā)現(xiàn)了很多問題,看到了自身不足,同時(shí)也收獲了很多東西。經(jīng)過這次綜合設(shè)計(jì),我發(fā)現(xiàn)自身對(duì)機(jī)械原理理論知識(shí)的學(xué)習(xí)存在一定的誤區(qū),特別在做針對(duì)實(shí)際工程需要的設(shè)計(jì)不能將理論與實(shí)踐融會(huì)貫通,不能靈活運(yùn)用現(xiàn)有的知識(shí),解決我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中遇到的問題。在送進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案的確定過程中,我們不能綜合運(yùn)用現(xiàn)有知識(shí),從各方面去分析方案的優(yōu)缺點(diǎn),確定最合適的設(shè)計(jì)方案?？墒?經(jīng)過這次綜合訓(xùn)練,我們的思維得到了很好的鍛煉,經(jīng)過在設(shè)計(jì)中查閱不同課程、不同學(xué)科的資料,工程意識(shí)也得到了很好的培養(yǎng)。經(jīng)過這次機(jī)械綜合設(shè)計(jì),我們的創(chuàng)新能力有所提高,更增加了創(chuàng)造的激情,總是希望不斷的改進(jìn),追求完美。在這次綜合設(shè)計(jì)中,我們還初步熟悉了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本過程,積累了初步的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。在這次機(jī)械綜合設(shè)計(jì)中,我們不但用到了機(jī)械原理和機(jī)構(gòu)學(xué)中的知識(shí),也用到了各種軟件,如Matlab、Pro/E、Excel等,這讓我們明白機(jī)械綜合設(shè)計(jì)要注重多學(xué)科的交叉,多學(xué)科交叉也是今后機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)趨勢(shì)。最后,我們要感謝謝進(jìn)老師,是她的支持和指導(dǎo),是她給了我莫大的支持和幫助!參考文獻(xiàn)[1]謝進(jìn)萬朝燕杜立杰.機(jī)械原理.北京:高等教育出版社,.;[2]機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.成都:西南交大出版社,.;[3]機(jī)械原理習(xí)題集.成都:不詳,不詳.;附錄凸輪參數(shù)化仿真軟件數(shù)據(jù):轉(zhuǎn)角θ(度)壓力角α(度)工作輪廓Xn工作輪廓Yn工作輪廓rn工作輪廓φn(度)位移速度加速度0.00-3.07-55.6325.3268.28-8.170.000.000.005.00-3.27-57.4019.7668.29-13.170.00-0.071.6610.00-3.87-58.7814.0368.33-18.170.02-0.293.2815.00-4.83-59.798.1768.45-23.150.06-0.644.8420.00-6.11-60.462.2168.69-28.130.13-1.136.3125.00-7.65-60.80-3.8469.09-33.100.26-1.747.6630.00-9.38-60.83-9.9769.68-38.040.44-2.468.8735.00-11.22-60.55-16.2170.49-42.970.69-3.289.9040.00-13.09-59.97-22.5571.56-47.871.02-4.1910.7445.00-14.89-59.07-29.0172.89-52.741.42-5.1511.3850.00-16.57-57.83-35.5974.51-57.591.92-6.1711.8055.00-18.05-56.24-42.3076.44-62.402.50-7.2112.0060.00-19.28-54.24-49.1378.67-67.173.17-8.2511.9665.00-20.24-51.79-56.0781.21-71.903.94-9.2911.7070.00-20.90-48.85-63.0984.05-76.604.79-10.2911.2175.00-21.25-45.37-70.1587.18-81.255.73-11.2410.5180.00-21.30-41.30-77.1990.58-85.876.75-12.129.6185.00-21.05-36.60-84.1594.22-90.447.85-12.918.5290.00-20.51-31.23-90.9498.08-94.989.00-13.607.2795.00-19.71-25.16-97.48102.13-99.4910.22-14.175.88100.00-18.66-18.38-103.66106.31-103.9711.47-14.624.38105.00-17.37-10.89-109.37110.60-108.4212.76-14.942.80110.00-15.87-2.72-114.50114.95-112.8614.08-15.111.16115.00-14.196.13-118.93119.32-117.2815.40-15.14-0.50120.00-12.3415.58-122.56123.66-121.7016.71-15.02-2.15125.00-10.3625.57-125.27127.94-126.1318.01-14.76-3.76130.00-8.2736.03-126.96132.11-130.5519.29-14.37-5.30135.00-6.1046.85-127.55136.12-134.9920.52-13.84-6.73140.00-3.8957.92-126.94139.96-139.4521.70-13.20-8.04145.00-1.6569.12-125.09143.58-143.9322.82-12.44-9.19150.000.5880.31-121.95146.96-148.4523.87-11.60-10.17155.002.7791.34-117.49150.08-152.9924.84-10.67-10.96160.004.90102.06-111.72152.93-157.5725.73-9.69-11.53165.006.94112.32-104.65155.48-162.1926.53-8.67-11.88170.008.86121.97-96.34157.73-166.8527.24-7.63-12.01175.0010.67130.86-86.86159.69-171.5627.86-6.58-11.91180.0012.33138.85-76.28161.36-176.3028.39-5.55-11.57185.0013.84145.83-64.74162.75-181.0928.83-4.57-11.02190.0015.18151.67-52.34163.87-185.9229.19-3.64-10.26195.0016.36156.30-39.25164.74-190.7829.47-2.78-9.30200.0017.37159.64-25.60165.39-195.6829.68-2.02-8.16205.0018.20161.66-11.55165.85-200.6129.82-1.36-6.87210.0018.86162.332.73166.14-205.5629.92-0.82-5.44215.0019.34161.6617.09166.31-210.5429.97-0.41-3.92220.0019.65159.6831.38166.38-215.5229.99-0.14-2.31225.0019.80156.4245.47166.40-220.5230.00-0.01-0.66230.0021.50151.9259.05166.26-225.5429.961.59-30.31235.0024.14145.6871.98165.46-230.6629.714.23-30.31240.0026.59137.6684.10163.94-235.9029.226.88-30.31245.0028.89127.9995.10161.70-241.2428.509.52-30.31250.0031.08116.85104.69158.73-246.7027.5612.17-30.31255.0033.21104.46112.60155.02-252.2726.3814.81-30.31260.0035.3091.12118.60150.57-257.9424.9717.46-30.31265.0037.4077.16122.47145.36-263.7223.3320.10-30.31270.0039.5762.95124.06139.39-269.6021.4622.75-30.31275.0041.8648.91123.27132.64-275.5719.3625.39-30.31280.0044.3235.47120.09125.09-281.6417.0328.04-30.31285.0046.1822.96114.61116.77-287.7714.4829.6330.31290.0044.6611.60107.91108.62-293.8312.0126.9830.31295.0042.871.95100.77101.19-299.769.7724.3430.31300.0040.71-6.1893.4694.50-305.567.7621.6930.31305.0038.09-13.0286.2388.57-311.235.9819.0530.31310.0034.86-18.8179.2583.38-316.794.4416.4030.31315.0030.88-23.8072.6278.96-322.243.1213.7630.31320.0026.03-28.2266.4075.31-327.592.0411.1130.31325.0020.22-32.3260.6172.41-332.851.188.4730.31330.0013.50-36.2855.2170.28-338.030.565.8230.31335.006.11-40.2850.1368.91-343.130.173.1730.31340.00-1.55-44.4345.2968.31-348.170.010.5330.31345.00-3.06-47.9340.6968.30-353.170.010.000.00350.00-3.06-50.9035.8368.30-358.170.010.000.00355.00-3.06-53.4830.6968.30-363.170.010.000.00機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目:半自動(dòng)鉆床工學(xué)院機(jī)制專業(yè)xxx班設(shè)計(jì)者:xx指導(dǎo)教師:xxxxxx年x月x日目錄設(shè)計(jì)要求……….………….第二章功能分解……………………第三章機(jī)構(gòu)對(duì)比選用……………………第四章機(jī)構(gòu)組合……………………第五章傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)…………第六章運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)……………第七章機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………...…………第八章方案的評(píng)價(jià)參考資料………..第一章概述及其設(shè)計(jì)要求1.1功能要求半自動(dòng)鉆床機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)送料、定位、和孔的一體化功能。設(shè)計(jì)要求的機(jī)床的進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程大于等于40mm,動(dòng)力鉆頭工作行程大于18mm,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1450r/min,每分鐘1件構(gòu)件加工好。半自動(dòng)鉆床機(jī)由送料機(jī)構(gòu),定位機(jī)構(gòu),進(jìn)刀機(jī)構(gòu)以及電動(dòng)機(jī)組成。送料機(jī)構(gòu)將被加工工件推入加工位置并由定位機(jī)構(gòu)使被加工工件可靠固定,最終由進(jìn)刀機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)動(dòng)力頭的升降來進(jìn)行鉆孔工作。選擇送料機(jī)構(gòu)時(shí)要考慮到被加工的構(gòu)件的形狀,送料機(jī)構(gòu)要以直線、間隙、定量地將要加工的構(gòu)件送入加工臺(tái),可用來回往復(fù)移動(dòng)構(gòu)件走直線軌跡段推構(gòu)件向前進(jìn),用定位機(jī)構(gòu)來定住構(gòu)件的要被加工的位置,加緊之后再鉆,打好孔之后再退刀,退出時(shí)能夠用送料機(jī)構(gòu)送的構(gòu)件推出加工臺(tái),以此來實(shí)現(xiàn)循環(huán)加工。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)要求1.半自動(dòng)鉆床至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu);2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配,并在圖紙上畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖;3.圖紙上畫出半自動(dòng)鉆床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖;4.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。按各凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求,自選從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,確定基圓半徑,校核最大壓力角與最小曲率半徑。對(duì)盤狀凸輪要用電算法計(jì)算出理論廓線、實(shí)際廓線值。畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪廓線圖;5.設(shè)計(jì)計(jì)算其它機(jī)構(gòu);6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書;10o20o30o45o60o75o90o105o～270o300o360o送料快進(jìn)休止快退休止定位休止快進(jìn)休止快退休止進(jìn)刀休止快進(jìn)慢進(jìn)快退休止1.3方案提示要求設(shè)計(jì)該半自動(dòng)鉆床的送料、定位、及進(jìn)刀的整體傳動(dòng)系統(tǒng)。其中:1.鉆頭由動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì)者只需考慮動(dòng)力頭的進(jìn)刀(升降)運(yùn)動(dòng)。2.除動(dòng)力頭升降機(jī)構(gòu)外,還需要設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)。各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求見下表。3.可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。1.4設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及工件尺寸加工工件第二章功能分解半自動(dòng)鉆床的工作原理是利用轉(zhuǎn)頭的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)刀切削掉工件的余料而得到工件尺寸形狀。工藝動(dòng)作過程由送料定位鉆孔三部分組成。各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)由同一電機(jī)驅(qū)動(dòng),運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速裝置后分為兩路,一路隨著傳動(dòng)傳動(dòng)皮帶傳送動(dòng)力到定位機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu),分別帶動(dòng)凸輪做轉(zhuǎn)動(dòng)控制四桿機(jī)構(gòu)對(duì)工件的定位和帶動(dòng)凸輪四桿機(jī)構(gòu)控制推桿做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。另一路直接傳動(dòng)到鉆頭的進(jìn)退刀機(jī)構(gòu),控制鉆頭的進(jìn)退?；具\(yùn)動(dòng)為:推桿的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),定位機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)和鉆頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。另外,還要滿足傳動(dòng)性能要求:1送料定位進(jìn)刀機(jī)構(gòu)在凸輪軸不同轉(zhuǎn)角時(shí)候快慢行程不同。2各個(gè)機(jī)構(gòu)之間的配合相互有序,滿足凸輪軸轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的性能要求。第三章機(jī)構(gòu)選用根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求,送料機(jī)構(gòu)應(yīng)該做往復(fù)運(yùn)動(dòng),而且必須保證工作行程中有快進(jìn)、休止和快退過程。定位機(jī)構(gòu)也有休止、快進(jìn)、快退過程。進(jìn)刀機(jī)構(gòu)有快進(jìn)和慢進(jìn)、快退和休止過程。另外三個(gè)機(jī)構(gòu)之間還要滿足隨著凸輪軸轉(zhuǎn)角不同完成動(dòng)作的過程不同且相互配合。這些運(yùn)動(dòng)要求不一定完全能夠達(dá)到,但必須保證三者之間相互滿足凸輪不同角度時(shí)候配合完好,以及送料機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的往復(fù)循環(huán)及各個(gè)機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)。Ⅰ變速機(jī)構(gòu):方案一:A1由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是1450r/min,而選用設(shè)計(jì)要求的主軸轉(zhuǎn)速為1r/min。能夠考慮利用行星輪進(jìn)行大比例的降速,然后采用蝸輪變向。方案二:A2利用定軸輪系傳動(dòng);傳動(dòng)比=n輸入/n輸出=1450/1=1450,因?yàn)閭鲃?dòng)比很大,因此要用多級(jí)傳動(dòng)。Ⅱ送料機(jī)構(gòu)的選型:方案一:B1直接采用凸輪滑塊機(jī)構(gòu),而且在輪同軸的齒輪組合中加入不完全齒輪以滿足間歇休止運(yùn)動(dòng)要求。方案二:B2采用凸輪與四桿機(jī)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)既有快慢變化的運(yùn)動(dòng)又有休止的間歇運(yùn)動(dòng)。方案三:B3采用一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)來代替曲柄滑塊機(jī)構(gòu),由于設(shè)計(jì)的鉆床在空間上傳動(dòng)軸之間的距離有點(diǎn)大,故一般四桿機(jī)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)這種遠(yuǎn)距離的運(yùn)動(dòng)。再加上用四桿機(jī)構(gòu)在本設(shè)計(jì)中在尺寸上很小。因此考慮到所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能否穩(wěn)定的運(yùn)行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。Ⅲ定位機(jī)構(gòu)選型方案一:C1利用四桿機(jī)構(gòu)中死點(diǎn)的積極作用,選取凸輪結(jié)合夾緊機(jī)構(gòu)共同作用達(dá)到定位機(jī)構(gòu)和間歇定位的要求。方案二:C2定位系統(tǒng)采用的是一個(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪,因?yàn)槎ㄎ幌到y(tǒng)要有間歇,因此就要使用凸輪機(jī)構(gòu),但如果是平底推桿從動(dòng)件,則凸輪就會(huì)失真,若增加凸輪的基圓半徑,那么凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會(huì)很大,也不求實(shí)際,因此就采用一個(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪,它就能夠滿足實(shí)際要求了。Ⅳ進(jìn)刀機(jī)構(gòu)方案一:D1為了達(dá)到輸出間歇運(yùn)動(dòng)同時(shí)能夠做到循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng),采用凸輪機(jī)構(gòu)和扇形齒與齒條配合,中間采用連桿帶動(dòng)。先把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動(dòng),在經(jīng)過齒輪傳遞給齒條,增加一個(gè)齒輪的目的是為了使傳動(dòng)更加的平穩(wěn)可靠。方案二:D2采用一個(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu).因?yàn)槲覀冇靡粋€(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪機(jī)構(gòu),當(dāng)進(jìn)刀的時(shí)候,凸輪在推程階段運(yùn)行,很容易經(jīng)過機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合.帶動(dòng)動(dòng)刀頭來完成鉆孔,擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度,兩個(gè)齒輪來傳動(dòng)也具有穩(wěn)性。第四章機(jī)構(gòu)組合上述各機(jī)構(gòu)方案擇優(yōu)形成如下的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案組合。機(jī)械系統(tǒng)方案E1E2E3變速機(jī)構(gòu)A2A1A1送料機(jī)構(gòu)B3B1B2定位機(jī)構(gòu)C1C2C1進(jìn)刀機(jī)構(gòu)D2D1D1方案1的設(shè)計(jì)矩陣為E1={A2B3C1D2}鉆床的變速裝置采用定軸齒輪變速,由于設(shè)計(jì)要求傳動(dòng)比=n輸入/n輸出=1450/1=1450,非常大,此時(shí)再結(jié)合蝸輪蝸桿傳動(dòng)能夠大幅度降速。機(jī)構(gòu)的送料裝置采用由凸輪與四桿機(jī)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu),此組合機(jī)構(gòu)既能夠滿足設(shè)計(jì)要求同時(shí)相對(duì)于其它的滿足同樣要求的機(jī)構(gòu)又具有尺寸小和運(yùn)動(dòng)可靠的特點(diǎn)。盤形凸輪機(jī)構(gòu)把轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸入給四桿機(jī)構(gòu)中的一個(gè)桿件從而轉(zhuǎn)化為這個(gè)桿件的往復(fù)運(yùn)動(dòng),此機(jī)構(gòu)中的四桿機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu),由此雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)設(shè)計(jì)凸輪尺寸來滿足滑塊的間歇運(yùn)動(dòng)和快慢交替的變速運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的定位機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)合四桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)來夾住工件,并按要求設(shè)計(jì)凸輪的外形尺寸以滿足定位機(jī)構(gòu)同樣滿足間歇運(yùn)動(dòng)和休止。機(jī)構(gòu)的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)由輪機(jī)構(gòu)和扇形齒與齒條配合,中間采用連桿帶動(dòng)。先把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動(dòng),在經(jīng)過齒輪傳遞給齒條,增加兩個(gè)齒輪的目的是為了使傳動(dòng)更加的平穩(wěn)可靠。方案2的設(shè)計(jì)矩陣為E2={A1B1C2D1}。半自動(dòng)鉆床的變速機(jī)構(gòu)采用行星輪能夠?qū)崿F(xiàn)較大幅度的速度轉(zhuǎn)變,相比單純的采用齒輪傳動(dòng),次方法的選用更加經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較低,而且具有傳動(dòng)效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳動(dòng)比大的特點(diǎn),可滿足具有較大傳動(dòng)比的工作要求,占據(jù)空間也較小。送料裝置如果采用凸輪滑塊機(jī)構(gòu),雖然能夠?qū)崿F(xiàn)滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng),可是不能夠保證滑塊能夠?qū)崿F(xiàn)間歇休止而且配合好其它機(jī)構(gòu)。采用C2類型的定位裝置能夠滿足設(shè)計(jì)要求,可是整個(gè)半自動(dòng)鉆床的空間尺寸有限這樣的設(shè)計(jì)務(wù)必會(huì)占用較大的空間從而使材料的使用增多,浪費(fèi)了材料。進(jìn)刀機(jī)構(gòu)采用D1時(shí)候能夠滿足設(shè)計(jì)要求,可是機(jī)構(gòu)構(gòu)件之間缺乏穩(wěn)定的傳動(dòng),對(duì)制造出的工件精度很難保證質(zhì)量。更具鉆床每分鐘完成一個(gè)工件的鉆孔的設(shè)計(jì)要求,而且選用能夠提供間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),以及結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、制造方便、低成本等性能指標(biāo),選取設(shè)計(jì)方案E1/。實(shí)際采用的半自動(dòng)鉆床運(yùn)動(dòng)方案如下圖所示:1電動(dòng)機(jī)2定軸齒輪3蝸輪4凸輪5連桿6工件毛坯7滑塊8鉆頭9齒輪10扇形齒輪11彈簧12連桿13夾具14連桿15凸輪16皮帶半自動(dòng)鉆床運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第五章傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)傳動(dòng)比分配根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和工件生產(chǎn)的速度,確定系統(tǒng)總的傳動(dòng)比為i==n輸入/n輸出=1450/1=1450對(duì)于定軸齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分,由齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度確定齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4.齒輪齒數(shù):設(shè)定Z1=20,因?yàn)辇X輪1直接與電動(dòng)機(jī)連接,因此n1=1450令i12=n1/n2=Z2/Z1=4因此n2=362.5z2=80令Z2`=20,n2`=n2=362.5≈360i2`3=5=n2`/n3=Z3/Z2`因此n3=72,Z3=100最后確定蝸桿齒數(shù)蝸桿轉(zhuǎn)速=n3=72,因此i=72/1=72因此n蝸桿=1,Z蝸桿=72齒輪參數(shù)模數(shù)(mm)壓力角(°)齒數(shù)(個(gè))直徑(mm)齒輪14202080齒輪242080320齒輪2’4202080齒輪342072288第六章運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)鉆床進(jìn)刀鉆孔和退刀為一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。應(yīng)該保證鉆床在鉆孔運(yùn)動(dòng)循環(huán)中,定位裝置和送料裝置和鉆頭在時(shí)間和凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度上相互協(xié)調(diào)。根據(jù)半自動(dòng)鉆床各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求,繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下:3030°60°送料定位30°60°10°90°進(jìn)刀90°180°270°360°(7.55s)(15s)(22.5s)(30s)第七章機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1凸輪擺桿進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì):(1).由進(jìn)刀規(guī)律,我們?cè)O(shè)計(jì)了凸輪擺桿機(jī)構(gòu),又以齒輪齒條的嚙合來實(shí)現(xiàn)刀頭的上下運(yùn)動(dòng);(2).用凸輪擺桿機(jī)構(gòu)和圓弧形齒條所構(gòu)成的同一構(gòu)件,凸輪擺桿從動(dòng)件的擺動(dòng)就能夠?qū)崿F(xiàn)弧形齒條的來回?cái)[動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)要求;采用滾子盤行凸輪,且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu),利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸.刀具的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就與凸輪擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致;(3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)即為刀頭所運(yùn)動(dòng)的的距離。具體設(shè)計(jì)步驟如下:1.根據(jù)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)規(guī)律,設(shè)計(jì)凸輪基圓半徑r0=40mm,中心距A=80mm,擺桿長(zhǎng)度d=65mm,最大擺角β為18°,凸輪轉(zhuǎn)角λ=0-60°,β=0°;凸輪轉(zhuǎn)角λ=60°-270°,刀具快進(jìn),β=5°,凸輪轉(zhuǎn)角λ=270°-300°;凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°,β=0°2.設(shè)計(jì)圓形齒條,根據(jù)刀頭的行程和凸輪的擺角,設(shè)計(jì)出圓形齒輪的半徑r=l/β,由β=18°,l=20mm,3.得到r=63.69mm,如圖7-2圖7-22凸輪推桿滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì):凸輪設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)滾子盤行凸輪,且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu),利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸,實(shí)現(xiàn)定位功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線,就能夠使推桿得我們所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,滿足加工要求,而且響應(yīng)快速,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。具體設(shè)計(jì)如下:設(shè)計(jì)基圓半徑r0=40mm,偏心距e=25凸輪轉(zhuǎn)角λ=0°-100°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角λ=100°-285°,定位機(jī)構(gòu)快進(jìn),推桿行程h=25mm;凸輪轉(zhuǎn)角λ=285°-300°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°,定位機(jī)構(gòu)快退,推桿行程h=-25mm;設(shè)計(jì)偏心距e=25的原因是因?yàn)榇送馆唸?zhí)行的是定位,其定位桿的行程為25故如此設(shè)計(jì)。②連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì):采用如下機(jī)構(gòu)來送料,根據(jù)要求,進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程為40mm,可取ABCD4桿機(jī)構(gòu)的極位夾角為12度,則由得K=1.14,急回特性不是很明顯,但對(duì)送料機(jī)構(gòu)來說并無影響。根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)的急回特性計(jì)算得各桿尺寸:AB=8.53BC=84.42CD=60DA=60CE=40EF=8該尺寸能夠滿足設(shè)計(jì)要求,即滑塊的左右運(yùn)動(dòng)為40,ABCD的極位夾角為12度。第八章方案評(píng)價(jià)1運(yùn)動(dòng)鏈的選擇選擇帶傳動(dòng)代替原來的齒輪傳動(dòng)不但能夠滿足動(dòng)力傳動(dòng)的要求,同樣能夠節(jié)省機(jī)構(gòu)占用空間,簡(jiǎn)化機(jī)械的構(gòu)造,降低制造的費(fèi)用,減輕機(jī)構(gòu)的重量,有利于降低成本提高機(jī)械效率。能夠減少各個(gè)零件制造誤差而形成的運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)累計(jì)誤差,從而提高零件加工的工藝性和工作可靠性,提高傳動(dòng)精度。因此,在選型的時(shí)候有時(shí)寧可采用具有較小設(shè)計(jì)誤差但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的近似機(jī)構(gòu),而不是采用理論上沒有誤差但結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。另外,為了減少構(gòu)件的數(shù)目還有利于提高系統(tǒng)的剛性。因此此方案中采取了機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)際工作軌跡近似的裝置代替了理論上完全達(dá)到要求而實(shí)際設(shè)計(jì)制造很不方便的機(jī)構(gòu)。2傳動(dòng)比的分配運(yùn)動(dòng)鏈的傳動(dòng)比的分配是否合理將直接影響機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸。采用渦輪蝸桿結(jié)合定軸齒輪結(jié)構(gòu)代替星系結(jié)構(gòu)不但能夠滿足大幅度減速的要求,同樣能夠減少空間的浪費(fèi)和材料的使用,節(jié)約成本。在安排傳動(dòng)比分配的時(shí)候運(yùn)動(dòng)鏈逐級(jí)減速,能夠使得各級(jí)中間軸有較高的轉(zhuǎn)速及較小的轉(zhuǎn)矩,從而能夠使軸及軸上零件有較小的尺寸,是機(jī)構(gòu)較為緊湊。3動(dòng)力源的選擇1:對(duì)于小功率傳動(dòng),應(yīng)在考慮滿足性能的需要下,選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的傳動(dòng)裝置,盡可能降低初始費(fèi)用。2:對(duì)大功率傳動(dòng),應(yīng)優(yōu)先考慮傳動(dòng)的效率,節(jié)約能源,降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和維修費(fèi)用。3:當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速時(shí),若能與動(dòng)力機(jī)調(diào)速比相適應(yīng),可直接連接或采用定傳動(dòng)比的傳動(dòng)裝置;當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速范圍大。用動(dòng)力機(jī)調(diào)速不能滿足機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)性要求時(shí),則應(yīng)采用變傳動(dòng)比傳動(dòng);除執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求連續(xù)變速外,盡量采用有級(jí)變速。4:執(zhí)行機(jī)構(gòu)上載荷變化頻繁,且可能出現(xiàn)過載,這時(shí)應(yīng)加過載保護(hù)裝置。5:主,從動(dòng)軸要求同步時(shí),應(yīng)采用無滑動(dòng)的傳動(dòng)裝置。6:動(dòng)裝置的選用必須與制造水平相適應(yīng),盡可能選用專業(yè)廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)裝置,加減速器,變速器和無級(jí)變速器等。參考文獻(xiàn):[1]裘建新編著的《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》.北京:高等教育出版社,[2《機(jī)械原理》程友聯(lián)。中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社。半自動(dòng)鉆床目